Теория и расчет

Теория и расчет

При определенных температурных диапазонах изменение сопротивления металлов с изменением температуры можно принять за линейное. Для таких диапазонов температур применяется общее выражение зависимости сопротивления проводников от температуры:

ºС)

где

- сопротивление при температуре

- сопротивление при 20 ºС

- температурный коэффициент сопротивления

- температура во время измерения

Кривые, построенные на основе результатов измерений, можно разбить на несколько диаграмм при помощи опции «Measurement» > «Channel manager…» («Управление каналами…»). Результаты измерения показаны на Рис. 8-11.

Рис. 8: Зависимость сопротивления различных материалов от температуры.

В результате измерения получаем температурный коэффициент сопротивления для меди:

В медном проводнике свободный пробег электронов уменьшается с повышением температуры. В результате значение температурного коэффициента принимает положительное значение. Табличное значение коэффициента сопротивления для меди равно

Резисторы с положительным и отрицательным температурными коэффициентами состоят из сплавов. В зависимости от состава сплавов при незначительных изменениях температуры можно наблюдать изменения в проводимости. Кривые, построенные в ходе эксперимента, нельзя рассматривать как линейные. Они отображают свойства резисторов с положительным и отрицательным температурными коэффициентами.

Рис. 9: Зависимость сопротивления резисторов с положительным и отрицательным температурными коэффициентами от температуры.

Рис. 10: Зависимость напряжения на диодах от температуры.

В полупроводниках количество носителей зарядов и их плотность возрастает с температурой. Из закона

где

- внутренняя проводимость

- элементарный заряд

- плотность носителя заряда

- подвижность

видно, что внутренняя проводимость полупроводника возрастает. Подвижность носителей также возрастает при повышении температуры.

Рис. 11: Зависимость напряжения пробоя от температуры.

При малых напряжениях (примерно 3 В) возникает зенеровский пробой в Z диодах. В результате во внутренних электронных оболочках в зоне запирающего слоя хаотично образуются связанные электронно-дырочные пары. Под действием электрического поля они преодолевают этот барьер. Высокая температура увеличивает энергию носителей связанных зарядов. Вследствие этого при небольших напряжениях может возникнуть эффект Зенера. При лавинном эффекте носители заряда могут ускоряться электрическим полем так, что на своем пути они начинают ионизировать другие атомы, производя намного больше носителей заряда. Поскольку с увеличением температуры уменьшается длина свободного пробега, то при движении того же количества носителей заряда напряжение должно возрасти вместе с температурой.

Ниже приведены значения, полученные при помощи графика на Рис.11:

Табличные значения температурного коэффициента сопротивления:

⇐ Предыдущая 12